ZnS:Mn,Cu粉末直流场致发光(DCEL)屏的交流场致发光(ACEL)特性

众所周知,ZnS:Mn,Cu粉末DCEL屏在直流激发和低占空比的直流脉冲电压激发下具有非常好的发光特性。利用这些特性,DCEL屏在显示显像技术中已初露头角,前景十分喜人。但是,这些优良特性还不能完全反映出DCEL屏的可贵之处。     

粉末DCEL发光区的随机性

粉末DCEL屏(夹心式)的发光区是在紧靠阳极的一个很薄(大约1μm)的区域内,这是至今所有研究者一致的结论。本文作者在实验中证实,粉末DCEL屏的发光区位置具有随机性,通常它可出现在任何难以预料的位置上,比如在靠近阴极或者在发光粉层中间以及靠近阳极,甚至同时在所有上述位置上出现,也有时发光区占据整个的发光粉层。实验还证实,发光区的位置与形成方式,电极材料,电压极性,发光材料和屏的结构等因素有关,发光区出现在紧靠阳极的区域只是一种特定条件下的结果。文章讨论了发光区形成的原因及其规律性,认为发光区的位置取决于发光粉层内电位分布不均匀性的具体情况。     

ZnS:Mn,Cu粉末p-V-n结直流电致发光

对ZnS:Mn,Cu粉末DCEL屏的形成过程及光电特性作了研究.观测到经形成的EL屏具有整流特性及相位开关效应,发光局限于阳极附近,EL屏具有光生伏特效应.随着形成电压的提高与形成时间的延续,EL屏的电容量由大变小,局部发光区(结区)也从阳极附近向体内迁移.上述实验结果表明:经形成EL屏的阳极附近存在势垒-CuxS-ZnS:Mn,Cu异质结.文中采用p-v-n结模型分析发光屏的导电机构及激发机制,指出发光区的迁移是EL屏退化的重要因素之一.采用正弦电压(频率20Hz—20kHz)激励,观测EL屏的形成过程.初步认为,EL屏的形成与老化过程主要由热引起.因此,制备具有高度热稳定性的包铜ZnS粉末屏是十分重要的.     

粉末DCEL发光区的随机性

粉末DCEL屏(夹心式)的发光区是在紧靠阳极的一个很薄(大约1μ)的区域内,这是至今所有研究者一致的结论.本文作者在实验中证实,粉末DCEL屏的发光区位置具有随机性,通常它可出现在任何难以予料的位置上,比如在靠近阴极或者在发光粉/介质层中间以及靠近阳极,甚至同时在所有上述位置上出现,也有时发光区占据整个的发光粉/介质层.     

ZnS:Mn.Cu粉末直流电致发光(DCEL)屏的光电导特性

本文首次研究了DCEL屏的光电导特性,结果表明,Zn:Mn.Cu粉末DCEL屏的光电导特性主要是由于DCEL屏形成过程中,因Cu⁺离子迁移而在发光区(或乏铜区)的ZnS颗粒表面形成的表面电子陷阱能级被激发所致。     

单模光纤中三阶色散对超短光脉冲传输的影响

基于超短光脉冲在单模光纤中传输时高阶非线性效应的影响。应用非线性薛定谔方程(HONLS)理论,考虑光纤色散三阶效应,推导出无啁啾的高斯脉冲沿光纤传输时脉冲变化的表达式,并对理论结果进行了数值模拟与分析。结果表明,三阶色散会引起光脉冲形状发生畸变,会在其前沿或后沿附近形成非对称的振荡结构。     

显示36个字符的直流场致发光显示器

近来有人研制适用于大型更新式点阵显示的低占空系数电压脉冲驱动的直流场致发光屏[1]。这种屏用掺Cu,Mn的ZnS发射的5400A-6300A的黄光,在0.5％的占空系数下平均亮度为30～100呎朗伯,寿命性能良好(图1)。在本文中我们报道一种已研制成功的36个字符的更新式DCEL字符显示器,并进而探讨能显示1000个以上符号的大型更新式DCEL显示器的可能性。 36字符屏为层迭式结构,把一层40μm厚的ZnS磷光体涂在一排1 m m宽的SnO2平行电极上。SnO2的薄膜电阻为2Ω/每方,用光刻技术刻划成电极。在ZnS层上再蒸上一层铝膜,然后对这两层膜进行刻划,形成1 m m宽的Al-ZnS阵列,以实现显示器的X-Y寻址。最后将屏密封起来,以防止大气污染,用常规的形成工序使在ZnS-SnO2界面上产生光辐射势垒。     

ZnS:Mn、Cu粉末直流场致发光(DCEL)形成过程的可逆性质

DCEL的形成过程一向被认为是不可逆的,对这一点从未有人提出过疑义。目前,人们普遍地把形成过程归结为是由于Cu+迁移所引起的一系列物理过程(主要表现为发光屏的电阻急剧增加,激发电流急剧下降;在首次激发时光辐射的产生比激发有一时间延迟以及特有的亮度衰减等)。但我们在实验中也看到了与形成过程相反的过程,即一定程度上电阻的下降,电流的增加以及亮度上升和发光屏状态某种程度的恢复。这些现象可以用Cu+的反向迁移很好地加以解释。     

ZnS:Mn、Cu粉末直流电致发光器件直流和交流电致发光一致性的研究

本文研究了粉末直流电致发光(DCEL)器件在直流(DC)和交流(AC)电压下光电特性的关联和区别及其物理机制. 实验发现,在DC和AC条件下DCEL器件的阻抗特性之间没有任何有规律的关联,而AC条件下的激发电流I_A和亮度B_A以及DC条件下的亮度B_D和发光效率η_D四个参量之间则表现出某种程度的一致性,但AC条件下的发光效率η_A与上述四个参量之间却表现出某种相反和相对立的关系. DCEL器件的光电特性具有强烈非线性和对电压方向的非对称性.正半周(或DC条件下)DCEL器件是在高电场和低电流激发下的发光.对发光起主要作用的是电场强度.在负半周时则是低电场和大电流激发下的发光.对发光起主要作用的是激发电流而不是电场强度.在AC条件下依材料、工艺、形成条件和工作电压的不同,DCEL器件可能更多地显示出正半周,负半周或两半周综合的光电特性.上述观点可以解释本文的实验结果.     

Ⅱ一Ⅵ族粉末直流电致发光材料(DCEL)国外研究情况

1954年Zalm首次发现了直流电致发光(DCEL)现象,但是在1966年前DCEL材料并未引起人们的注意,研究工作也很少.当时,DCEL材料亮度低,激发电压高,发光只限于个别颗粒,半寿命极短以致难于进行定量的测量.     

脉冲激发下粉末直流电致发光(DCEL)矩阵显示屏的电光特性

ZnS:Mn、Cu粉末DCEL矩阵显示器件是一种新型平板发光显示器件.目前,只有英国达到了实际应用的水平,并有商品出售,其它国家尚处于研制阶段.我国对这种显示器件的研究已有十多年的历史,目前,已达到实际应用的水平.本文主要讨论我国研制的粉末DCEL矩阵显示器件在实际应用方面的电—光测量.实验所提供的数据,可供应用参考.     

ZnS:Mn摩擦发光特性的研究

本文报道了ZnS:Mn具有良好摩擦发光性能。研究了ZnS:Mn发光中心Mn^2 及其含量以及样品的灼烧温度、灼烧时间等条件对样品发光特性的影响。优化浓度配比和制备条件制备出了较高摩抢擦发光效率的ZnS:Mn摩擦发光材料。摩擦发光机理可能是由于机械能使ZnS:Mn的电子从基态激发到激发态所致,而具有较高的摩擦发光效率可能来源于ZnS:Mn具有较宽的激发能量范围。     

高场电致发光过程的动力学分析

本文通过对交流(ZnS:Mn,Cu)和直流(ZnS:Mo,Cu(Cu))两种不同结构的粉末发光材料的发光光谱,时间分辨发光光谱,电流波形,发光亮度波形,发光衰减以及发光强度与掺杂浓度的关系等方面的研究,对Mn和Cu这两种不同类型的发光中心的高场电致发光过程进行了分析,并用一个统一的模型对两种不同类塑的发光中心建立了发光动力学方程,由此解得Mn中心和Cu中心的发光强度随时间的变化规律表达式,它们分别包括了Mn中心和Cu中心发光亮度波形的所有情形。我们从动力学分析出发,找到了影响Cu中心和Mn中心发光强度的主要因素,并从理论上预言了提高发光强度的可能途径。     

Luminescent impurity doping trends in alternating-current thin-film electroluminescent phosphors

The doping properties of three alternating-current thin-film electroluminescent (ACTFEL) phosphor host/luminescent impurity systems, ZnS:Mn, SrS:Ce, and SrS:Cu, are elucidated, and the ACTFEL device implications of these properties are assessed. Mn is isovalent, Ce is a donor, and Cu is an acceptor. Moreover, Ce is readily ionized in SrS, so that it behaves as a double donor. The distinctly different doping nature of these three luminescent impurities leads to dramatically disparate defect and device physics trends. The donor/acceptor nature of Ce/Cu in SrS results in charge neutrality being achieved in SrS:Ce and SrS:Cu via self-compensation-induced vacancy creation; subsequent defect complexing between oppositely charged luminescent impurities and self-compensation-induced vacancies results in more complex ACTFEL device behaviors such as dynamic space charge, trailing-edge emission, charge collapse, color tuning, and electroluminescence (EL) thermal quenching. In contrast, the isovalent nature of ZnS:Mn leads to more ideal ACTFEL device operation. This suggests that the optimal ACTFEL phosphor luminescent impurity is isovalent.     

ZnS薄膜参数对有机/无机复合发光器件特性的影响

半导体量子点(QDs)具有发光效率高和发光波长可调等特点。采用胶体CdSe QDs作电致发光器件的有源材料,TPD(N,N′-biphenyl-N,N′-bis-(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine)作空穴传输层,ZnS作电子传输层,研究了有机/无机复合发光器件ITO/TPD/CdSe QDs/ZnS/Ag的电致发光特性。TPD和CdSe QDs薄膜采用旋涂方法、ZnS薄膜采用磁控溅射方法沉积,器件表面平整。CdSe QDs的光致发光和电致发光谱峰位波长均位于～580 nm,属于量子点的带边激子发光。我们与以前的ITO/ZnS/CdSe QDs/ZnS/Ag发光器件结构进行了对比,发现新的器件结构的电致发光谱没有观察到QDs表面态的发光,而且新器件的发光强度是ITO/ZnS/CdSe QDs/ZnS/Ag结构的～10倍。发光效率的提高归因于碰撞激发与载流子注入两种发光机制并存的结果：一方面电子经过ZnS 层加速后,碰撞激发CdSe QDs发光;另一方面,空穴从TPD层注入CdSe QDs 与QDs中激发的电子复合发光。我们进一步研究了ZnS电子加速层厚度对发光特性的影响,选择ZnS薄膜的厚度分别是80,120 和160 nm,发现随着ZnS层厚度增大,器件启亮电压升高,EL强度增大,但是击穿电压降低。EL峰位随着ZnS厚度的减小发生明显蓝移,对上述实验现象进行了机理解释。     

绿色陶瓷厚膜电致发光器件研究

报道了采用高介电常数的陶瓷厚膜作绝缘层、ＺｎＳ：Ｅｒ,Ｃ１作为发光层的绿色薄膜电致发光器件（ＣＴＦＥＬ）。器件结构为陶瓷基片／内电极／陶瓷厚膜／发光层（ＺｎＳ：Ｅｒ,Ｃ１）／透明电极（ＺｎＯ：Ａ１）。制备的器件在市电频率驱动下发出明亮的绿光,测量了器件的电致发光（ＥＬ）光谱和亮度－电压曲线,研究了发光机理和效率－电压等特性。     

退火处理对ZnS: Cu,Mn电致发光材料亮度的影响

ZnS系列电致发光已经在低亮度照明、液晶显示、汽车和航空仪表等领域得到广泛的应用.Mn、Cu是ZnS电致发光材料常用的激活剂,Mn²⁺在晶体中形成橙色发光中心,发光中心波长580nm;Cu⁺在晶体中不但形成发光中心,还形成发光所必需的Cu_xS,因此二者对发光亮度有明显的影响.由于ZnS:Cu,Mn橙色发光材料中的Mn掺杂量较大,影响了发光材料的内在结构,在灼烧过程中Mn化合物的其他成分还可能对发光材料的亮度产生了不利的影响,导致发光材料的亮度远低于蓝绿色材料.采用在退火过程中添加适量的Mn、Cu化合物,通过低温扩散的方式,使Mn²⁺均匀进入到ZnS晶格,获得了亮度较高的ZnS:Cu,MnACEL粉末材料.并对制备工艺中Cu、Mn含量、掺杂Mn化合物的形式、退火温度等对发光亮度的影响进行了讨论.实验中发现,在三种Mn化合物中(碳酸锰、乙酸锰、硫酸锰),以乙酸锰掺杂的材料亮度最高.得到Mn(以乙酸锰为添加物)的添加量为2%、Cu的添加量为0.1%、退火温度为700℃时,所制备的材料亮度最高.低温退火时掺杂Mn的材料亮度比常规材料的亮度高出1倍.     

MOCVD技术制备的ZnS:Mn电致发光薄膜结晶性及Mn2+分布

本文报导了用MOCVD技术制备的ZnS:Mn电致发光薄膜为立方晶相,结晶取向性好,颗粒大。从高倍率的扫描电镜拍摄的照片观察到薄膜的表面平滑。SIMS测量表明Mn2+在ZnS薄膜纵向分布均匀,但在两侧有起伏,可能的原因是在生长的初终阶段流量的突变使化合物的化学计量比偏离而产生位错,引起原子的局部堆积,并且由于初终阶段ZnS:Mn生长的衬底不同使原子堆积层厚度不同。